(57)【要約】【課題】内燃機関の燃焼熱を利用することにより、ブローバイガス還元装置の導入側一方向弁および導出側一方向弁の凍結を防止する。【解決手段】内燃機関Ｅのブローバイガス還元装置Ｒには、吸気通路の空気を導入側一方向弁45を介して機関本体Ｅａ内のクランク室９に導く導入通路Ａと、クランク室９のブローバイガスを導出側一方向弁55を介して吸気通路に導く導出通路Ｂとが設けられる。一方向弁45および一方向弁55は、燃焼熱により昇温しやすい機関本体Ｅａ内、または機関本体Ｅａにおいて燃焼熱の熱伝導により昇温する昇温部、または機関本体Ｅａに取り付けられて機関本体Ｅａからの燃焼熱を伝達する伝熱部材である気液分離器52に設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路の空気を導入側一方向弁を介して内燃機関の機関本体内のブローバイガス滞留空間に導く導入通路と、前記ブローバイガス滞留空間のブローバイガスを前記導出側一方向弁を介して前記吸気通路に導く導出通路とが設けられるブローバイガス還元装置において、
前記導入側一方向弁および前記導出側一方向弁は、前記機関本体内、または前記機関本体において燃焼熱の熱伝導により昇温する昇温部、または前記機関本体に取り付けられて前記機関本体からの燃焼熱を伝達する伝熱部材に設けられることを特徴とするブローバイガス還元装置。
【請求項２】
前記導入側一方向弁または前記導出側一方向弁は、前記機関本体のヘッドカバーの排気側に設けられることを特徴とする請求項１記載のブローバイガス還元装置。
【請求項３】
前記導入側一方向弁または前記導出側一方向弁は、前記機関本体のシリンダブロックの、燃焼室寄りの端部に設けられることを特徴とする請求項１記載のブローバイガス還元装置。
【請求項４】
前記内燃機関は、前記吸気通路を形成する吸気系導管と前記機関本体のシリンダブロックとが互いに前後の位置関係で配置されるように車両に搭載され、前記導入側一方向弁または前記導出側一方向弁は、前後方向で前記吸気系導管と前記シリンダブロックとの間に配置されることを特徴とする請求項１または３記載のブローバイガス還元装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のクランク室などのブローバイガス滞留空間に存在するブローバイガスを吸気通路に導くブローバイガス還元装置に関し、特に、スロットル弁を備えない内燃機関に好適なブローバイガス還元装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸気通路の空気を導入側一方向弁を介して内燃機関のブローバイガス滞留空間に導く導入通路と、該ブローバイガス滞留空間のブローバイガスを導出側一方向弁を介して吸気通路に導く導出通路とが設けられるブローバイガス還元装置は知られている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１７９３２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、導入側一方向弁および導出側一方向弁が機関本体の外部に配置された導管に設けられるブローバイガス還元装置では、内燃機関が低温の環境下で運転されるとき、一方向弁内に付着している水分などが凍って一方向弁が凍結し、一方向弁の正常な動作が阻害されることがある。さらに、車両に搭載された内燃機関においては、走行風が該一方向弁に当たることで凍結が一層起こりやすくなる。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、請求項１〜４記載の発明は、内燃機関の燃焼熱を利用することにより、ブローバイガス還元装置の導入側一方向弁および導出側一方向弁の凍結を防止することを目的とする。そして、請求項４記載の発明は、さらに、吸気系導管または機関本体により走行風を遮断して導入側一方向弁または導出側一方向弁の凍結防止効果を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明は、吸気通路の空気を導入側一方向弁を介して内燃機関の機関本体内のブローバイガス滞留空間に導く導入通路と、前記ブローバイガス滞留空間のブローバイガスを前記導出側一方向弁を介して前記吸気通路に導く導出通路とが設けられるブローバイガス還元装置において、前記導入側一方向弁および前記導出側一方向弁は、前記機関本体内、または前記機関本体において燃焼熱の熱伝導により昇温する昇温部、または前記機関本体に取り付けられて前記機関本体からの燃焼熱を伝達する伝熱部材に設けられるブローバイガス還元装置である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のブローバイガス還元装置において、前記導入側一方向弁または前記導出側一方向弁は、前記機関本体のヘッドカバーの排気側に設けられるものである。
請求項３記載の発明は、請求項１記載のブローバイガス還元装置において、前記導入側一方向弁または前記導出側一方向弁は、前記機関本体のシリンダブロックの、燃焼室寄りの端部に設けられるものである。
請求項４記載の発明は、請求項１または３記載のブローバイガス還元装置において、前記内燃機関は、前記吸気通路を形成する吸気系導管と前記機関本体のシリンダブロックとが互いに前後の位置関係で配置されるように車両に搭載され、前記導入側一方向弁または前記導出側一方向弁は、前後方向で前記吸気系導管と前記シリンダブロックとの間に配置されるものである。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１記載の発明によれば、導入側一方向弁および導出側一方向弁には、燃焼熱により昇温する機関本体内で燃焼熱が伝達され、または、昇温部もしくは伝熱部材を通じて燃焼熱が伝達されるので、各一方向弁の凍結が防止される。さらに、導入側一方向弁または導出側一方向弁が機関本体内に設けられる場合には、走行風などの外気の影響を受けないか、または受けにくくなるので、凍結防止効果が一層向上する。
請求項２記載の事項によれば、ヘッドカバーの排気側は、排気ガスが流れる排気ポートに近いために吸気側に比べて高温となるので、一方向弁の凍結防止効果が向上する。
請求項３記載の事項によれば、シリンダブロックの燃焼室寄りの端部は、燃焼室に近いために燃焼熱を受けやすく、シリンダブロックの他の部分に比べて燃焼熱により高温となりやすいので、一方向弁の凍結防止効果が向上する。
請求項４記載の事項によれば、走行風が、吸気系導管または機関本体により遮られて、一方向弁に当たることが抑制されるので、一方向弁の凍結防止効果が向上するうえ、吸気系導管と機関本体との間のスペースを利用して一方向弁が配置されるので、一方向弁のコンパクトな配置が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態を図１〜図３を参照して説明する。
本発明の第１実施形態を説明するための図１を参照すると、本発明が適用されたブローバイガス還元装置Ｒを備える内燃機関Ｅは、吸気装置20が吸入空気量を制御するスロットル弁を備えない火花点火式の多気筒４ストローク内燃機関であり、クランク軸８が車幅方向を指向する横置き配置で車両に搭載される。
【０００８】
内燃機関Ｅは、複数のシリンダ１ｃが直列に配列されて一体成形されたシリンダブロック１と、シリンダブロック１の上端部１ａに結合されるシリンダヘッド２と、シリンダヘッド２の上端部に結合されるヘッドカバー３と、シリンダブロック１の下端部に結合されるオイルパン４とから構成される機関本体Ｅａを備える。ここで、シリンダブロック１、シリンダヘッド２、ヘッドカバー３およびオイルパン４は、熱の良導体である材料、例えばアルミニウム合金などの金属から形成されていて、燃焼熱の熱伝導により昇温する昇温部である。
各シリンダ１ｃに往復動可能に嵌合するピストン６は、コンロッド７を介してクランク軸８に連結される。クランク軸８は、シリンダブロック１の下部１ｂにより構成される上クランクケースとオイルパン４により構成される下ランクケースとからなるクランクケース５に回転可能に支持されて、該クランクケース５により形成されるクランク室９に収容される。
【０００９】
シリンダヘッド２には、シリンダ１ｃ毎に、シリンダ軸線が延びる方向でピストン６に対向して形成される燃焼室10と、燃焼室10に開口して吸気弁13により開閉される吸気ポート11と、燃焼室10に開口して排気弁14により開閉される排気ポート12とが形成される。シリンダヘッド２に摺動可能に支持される吸気弁13および排気弁14は、それぞれ電子制御ユニットにより制御されるアクチュエータとしての電磁ソレノイド15，16を備える可変動弁装置Ｖにより開閉駆動される。シリンダヘッド２とヘッドカバー３とにより形成される動弁室17に収納される可変動弁装置Ｖは、吸気弁13の開弁期間を内燃機関Ｅの運転状態に応じて制御する。それゆえ、後述する燃料噴射弁から噴射される燃料と混合して所望の空燃比の混合気を形成する吸入空気の空気量は吸気弁13の開閉により制御される。
【００１０】
内燃機関Ｅの吸気装置20および排気装置30は、それぞれ、シリンダヘッド２の吸気側および排気側に接続される。ここで、吸気側および排気側とは、シリンダ軸線に平行な平面により、吸気ポート11が配置された吸気ポート側領域と排気ポート12が配置された排気ポート側領域とに機関本体Ｅａを二分したときの、それぞれ吸気ポート側領域および排気ポート側領域である。
燃焼室10に吸入空気を導く吸気装置20は、エアクリーナ21の空気が導かれる吸気導入管22と、吸気導入管22の空気が導かれる通路としての容積拡大室23ａを形成するサージタンク23と、サージタンク23の空気が導かれると共にシリンダヘッド２の吸気側でその側壁２ｉに接続される吸気管としての吸気マニホルド24とから構成される吸気系導管を備える。サージタンク23を含む前記吸気系導管と機関本体Ｅａとは互いに前後の位置関係で配置され、前記吸気系導管は機関本体Ｅａに対して車両の前進方向で前方に配置される。そして、吸気導入管22、サージタンク23および吸気マニホルド24によりそれぞれ形成される通路22ａ、容積拡大室23ａおよび通路24ａと、吸気マニホルド24の空気が導かれる吸気ポート11とにより、内燃機関Ｅの吸気通路（以下、「吸気通路」という。）が構成される。
燃焼室10からの燃焼ガスを排気ガスとして排出する排気装置30は、燃焼室10から排気ポート12を経た排気ガスが導かれると共にシリンダヘッド２の排気側でその側壁２ｅに接続される排気管としての排気マニホルド31および集合排気管などから構成される排気系導管を備え、該排気系導管により形成されて排気マニホルド31により形成される通路31ａを含む通路と、排気ポート12とにより、内燃機関Ｅの排気通路が構成される。
【００１１】
吸気弁13により流量制御された吸気通路の空気と、シリンダヘッド２に取り付けられて吸気ポート11内または燃焼室10内に燃料を噴射する燃料噴射弁（図示されず）からの燃料とが混合して形成された混合気は、各燃焼室10において点火栓（図示されず）により点火されて燃焼し、その燃焼ガスの圧力により駆動されて往復運動するピストン６がクランク軸８を回転駆動する。
【００１２】
機関本体Ｅａ内でブローバイガスが滞留する空間（以下、「ブローバイガス滞留空間」という。）であるクランク室９や動弁室17などに存在するブローバイガスを吸気通路に導くブローバイガス還元装置Ｒには、吸気通路の空気を導入側一方向弁45を介してブローバイガス滞留空間に導く導入通路Ａと、ブローバイガス滞留空間のブローバイガスを導出側一方向弁55を介して吸気通路に導く導出通路Ｂとが設けられる。
【００１３】
導入通路Ａは、機関本体Ｅａ外に設けられる外部通路Ａｏと、機関本体Ｅａ内に設けられる内部通路Ａｉとから構成される。通路22ａと動弁室17とを連通させて吸気通路の空気を動弁室17に導く外部通路Ａｏは、導管41により形成される通路41ａにより構成される。そして、通路41ａの空気を動弁室17を介してクランク室９に導く内部通路Ａｉは、機関本体Ｅａ内の通路としての動弁室17と、動弁室17とクランク室９とを連通させるべくシリンダヘッド２およびシリンダブロック１に形成された孔からなる連通路42ａにより構成される。
また、吸気通路から、動弁室17さらにはクランク室９に向かう空気を主体とする気体の流れのみを許容し、逆方向の流れを阻止する一方向弁45は、機関本体Ｅａ内でシリンダブロック１に取り付けられて、内部通路Ａｉに、ここではその下流端部に設けられる。
【００１４】
一方、導出通路Ｂは、機関本体Ｅａ内に設けられる内部通路Ｂｉと、機関本体Ｅａ外に設けられる外部通路Ｂｏとから構成される。クランク室９と後述するブリーザ室52ａとを連通させてブローバイガス滞留空間のブローバイガスをブリーザ室52ａに導く内部通路Ｂｉは、クランクケース５またはシリンダブロック１に形成された孔からなる連通路51ａにより構成される。そして、連通路51ａと吸気通路とを連通させてブローバイガスを吸気通路に導く外部通路Ｂｏは、クランクケース５またはシリンダブロック１に設けられる気液分離器52により形成される通路としてのブリーザ室52ａと、ブリーザ室52ａと吸気通路とを連通させてブリーザ室52ａのブローバイガスを容積拡大室23ａに導く導管53により形成される通路53ａとにより構成される。
ここで、バッフル板52ｂが設けられてブローバイガスに混入しているオイル分を分離する気液分離器52は、シリンダブロック１と別個の部材により形成されてシリンダブロック１に取り付けられ、燃焼熱が伝達されたシリンダブロック１を介して該シリンダブロック１からの燃焼熱を伝達する伝熱部材である。
また、クランク室９から吸気通路に向かうブローバイガスを主体とする気体の流れのみを許容し、逆方向の流れを阻止する一方向弁55は、気液分離器52に取り付けられて、ブリーザ室52ａに、ここではその出口部に設けられる。
【００１５】
次に、前述のように構成された実施形態の作用および効果について説明する。
内燃機関Ｅの運転中に、両一方向弁45，55は主にクランク室９の圧力変動に応じて開閉する。クランク室９の圧力が高くなって、一方向弁45が閉弁し、一方向弁55が開弁すると、クランク室９のブローバイガスは、開弁状態の一方向弁55を通って通路に流出し、ブリーザ室52ａおよび通路53ａを経て吸気通路に流入した後、新気と共に燃焼室10に吸入されて燃焼する。このとき、一方向弁45により、クランク室９のブローバイガスが動弁室17に流入することは阻止される。また、動弁室17にブローバイガスが存在したとしても、その殆どは通路41ａから流入する空気と共に、一方向弁45の開弁時にクランク室９に流入し、その後、一方向弁55の開弁時に吸気通路に流入する。
一方、クランク室９の圧力が低くなって一方向弁45が開弁し、一方向弁55が閉弁すると、吸気通路の空気が、通路41ａを経て動弁室17に流入し、さらに連通路42ａおよび開弁状態の一方向弁45を通ってクランク室９に流入する。
このようにブローバイガス還元装置Ｒが、１対の一方向弁45，55を備えることにより、吸入空気の空気量は吸気弁13の開閉により制御されるために吸気装置20がスロットル弁を備えていない内燃機関Ｅにおいても、クランク室９を含むブローバイガス滞留空間からブローバイガスを吸気通路に導くことができる。
【００１６】
そして、導入側一方向弁45がシリンダブロック１内に設けられ、導出側一方向弁55がシリンダブロック１またはクランクケース５に取り付けられてシリンダブロック１またはクランクケース５からの燃焼熱を伝達する気液分離器52に設けられることにより、一方向弁45には燃焼熱により昇温する機関本体Ｅａ内で燃焼熱が伝達され、また一方向弁55には気液分離器52を通じて燃焼熱が伝達されるので、各一方向弁45，55の凍結が防止される。さらに、一方向弁45がシリンダブロック１内に設けられ、一方向弁55が気液分離器52内に設けられることにより、走行風などの外気の影響を受けないか、または受けにくくなるので、凍結防止効果が一層向上する。
【００１７】
次に、図２，図３を参照して、本発明の第２，第３実施形態を説明する。第２，第３実施形態において、第１実施形態と同一の部分についての説明は省略または簡略にし、異なる点を中心に説明する。なお、第１実施形態の部材と同一の部材または対応する部材については、必要に応じて同一の符号を使用した。
【００１８】
第２実施形態を説明するための図２を参照すると、導入側一方向弁45は、シリンダヘッド２の排気側に固定されるブラケット60に取り付けられて、シリンダヘッド２から排気マニホルド31側に突出した位置に、ここでは排気マニホルド31の上方または真上に配置される。ここで、ブラケット60は、熱の良導体で形成され、燃焼熱が伝達されたシリンダヘッド２を介して該シリンダヘッド２からの燃焼熱を伝達する伝熱部材である。
また、ブラケット60は、一方向弁45と排気マニホルド31との間に配置され、排気マニホルド31からの輻射熱に直接曝されて昇温する。
この第２実施形態によれば、ブローバイガス還元装置Ｒに関して第１実施形態と同様の作用および効果が奏されるほか、一方向弁45に関して次の作用および効果が奏される。
一方向弁45がシリンダヘッド２に取り付けられてシリンダヘッド２からの燃焼熱を伝達するブラケット60に設けられることにより、一方向弁45にはブラケット60を通じて燃焼熱が伝達されるので、一方向弁45の凍結が防止される。さらに、排気マニホルド31側に突出した位置に配置される一方向弁45が、排気マニホルド31からの熱により昇温するので、その凍結防止効果が向上する。
ブラケット60が一方向弁45と排気マニホルド31との間に配置されることにより、排気マニホルド31からの熱が一方向弁45に直接影響を及ぼすことが防止されるので、一方向弁45の耐久性向上に寄与する。
さらに、ブラケット60が排気マニホルド31の上方に沿って配置されることにより、ブラケット60が排気マニホルドカバーの機能も果たすことができるので、部品点数の削減に寄与する。
【００１９】
第３実施形態を説明するための図３を参照すると、サージタンク23とシリンダブロック１とが互いに前後の位置関係で配置され、導出側一方向弁55は、前後方向で、シリンダブロック１に対して前方に配置されるサージタンク23と、シリンダブロック１との間に配置される。そして、一方向弁55は、シリンダブロック１の、燃焼室10寄りの端部、すなわちシリンダヘッド２寄りの端部である上端部１ａに取り付けられて設けられる。
この第３実施形態によれば、ブローバイガス還元装置Ｒに関して第１実施形態と同様の作用および効果が奏されるほか、一方向弁55に関して次の作用および効果が奏される。
一方向弁55は、シリンダブロック１の燃焼室10寄りの上端部１ａに設けられることにより、上端部１ａは、燃焼室10に近いために燃焼熱を受けやすく、シリンダブロック１の他の部分に比べて燃焼熱により高温となりやすいので、一方向弁55の凍結防止効果が向上する。
また、前記吸気系導管のサージタンク23とシリンダブロック１とが互いに前後の位置関係で配置されるように車両に搭載され、一方向弁55は、前後方向で、前方の前記吸気系導管と後方のシリンダブロック１との間に配置されることにより、走行風が、サージタンク23により遮られて、一方向弁55に当たることが抑制されるので、一方向弁55の凍結防止効果が向上するうえ、サージタンク23とシリンダブロック１との間のスペースを利用して一方向弁55が配置されるので、一方向弁55のコンパクトな配置が可能になる。
【００２０】
以下、前述した実施形態の一部の構成を変更した実施形態について、変更した構成に関して説明する。なお、以下の説明中で、導入側一方向弁45ａ，45b，45ｃおよび導出側一方向弁55ａは、それぞれ、前述した実施形態の導入側一方向弁45および導出側一方向弁55に代わるものである。
【００２１】
図１に示されるように、導入側一方向弁45ａは、機関本体Ｅａ内である動弁室17に設けられてもよく、その場合、ヘッドカバー３またはシリンダヘッド２に取り付けられてもよい。これによっても、機関本体Ｅａ内である動弁室17において一方向弁45ａに燃焼熱が伝達され、またヘッドカバー３により走行風からも遮断される。
また、導入側一方向弁45ｂが、動弁室17において排気側に設けられ、ヘッドカバー３の排気側に取り付けられてもよい。さらに、導入側一方向弁45ｃが、ヘッドカバー３の排気側でその外側に取り付けられてもよい。このように、一方向弁45ｂ，45ｃがヘッドカバー３の排気側に設けられることにより、ヘッドカバー３の排気側は、排気ガスが流れる排気ポート12に近いために吸気側に比べて高温となるので、一方向弁45ｂ，45ｃの凍結防止効果が向上する。また、一方向弁45ｃのように、車両の進行方向に対してヘッドカバー３の外側の後部に、かつ排気マニホルド31の上方または真上など排気マニホルド31の輻射熱に曝される位置に配置されることにより、一方向弁45ｃが、ヘッドカバー３により走行風から遮られ、しかも排気マニホルド31からの輻射熱を受けるので、凍結防止効果が向上する。
【００２２】
さらに、導出側一方向弁55ａは、図１に示されるように、通路51ａの出口に設けられて、ブリーザ室52ａでシリンダブロック１に取り付けられてもよい。
【００２３】
気液分離器52はシリンダブロック１またはクランクケース５に一体成形されて設けられてもよく、その場合には、気液分離器52は機関本体Ｅａにおいて燃焼熱の熱伝導により昇温する昇温部である。また、気液分離器52は、シリンダブロック１またはクランクケース５に取り付けられて伝熱部材を構成するブラケットに一体成形されてもよい。
【００２４】
第３実施形態において、前後方向でサージタンク23とシリンダブロック１との間に、第１実施形態の気液分離器52と同様の気液分離器52（図３に二点鎖線で示される。）が設けられ、一方向弁55が気液分離器52内で、上端部１ａに取り付けられてもよい。
第３実施形態において、サージタンク23を含む前記吸気系導管が、車両の前後方向でシリンダブロック１に対して後方に配置され、走行風がシリンダブロック１を含む機関本体Ｅａにより遮断されてもよい。
【００２５】
導入側一方向弁は前後方向でサージタンク23を含む前記吸気系導管とシリンダブロック１またはシリンダヘッド２との間に設けられてもよい。
導入側一方向弁はシリンダブロック１の上端部１ａに設けられてもよい。
導出側一方向弁はシリンダブロック１内を含む機関本体Ｅａ内に設けられてもよい。
導入側一方向弁または導出側一方向弁は、シリンダブロック１を含む機関本体Ｅａの排気側に設けられてもよく、また、走行風が機関本体Ｅａにより遮断される位置である車両の進行方向で機関本体Ｅａの背後に設けられてもよい。
内燃機関は、吸気装置にスロットル弁を備えるものであってもよい。さらに、内燃機関は、前記実施形態では車両に使用されるものであったが、鉛直方向を指向するクランク軸を備える船外機等の船舶推進装置に使用されるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態を示し、本発明が適用されたブローバイガス還元装置を備える内燃機関の模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示し、ブローバイガス還元装置を備える内燃機関の要部の模式図である。
【図３】本発明の第３実施形態を示し、図１に対応する模式図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…シリンダブロック、２…シリンダヘッド、３…ヘッドカバー、９…クランク室、10…燃焼室、17…動弁室、23…サージタンク、24…吸気マニホルド、31…排気マニホルド、45，45ａ，45ｂ，45ｃ，55，55ａ…一方向弁、60…ブラケット、
Ｅ…内燃機関、Ｒ…ブローバイガス還元装置、Ａ…導入通路、Ｂ…導出通路。
【図１】
2007291968.tif 000003
【図２】
2007291968.tif 000004
【図３】
2007291968.tif 000005